锥束CT投影仿真技术的研究

• 作 者: 孔祥玥
• 机 构: 华南理工大学
• 出 处: 华南理工大学
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 锥束CT 锥束CT面阵列探测器 面阵列探测器投影数据 投影数据投影仿真 投影仿真无损检测 无损检测探测器 探测器射线源 射线源

本文重点研究了锥束CT投影仿真系统的数学建模,并用C语言编程实现基于矢量模型的锥束CT投影仿真系统,对检测物体进行精确的投影仿真。主要研究内容及成果如下：
1.锥束X-ray CT仿真系统数学模型首先在分析X射线与物质的相互作用及其衰减规律的基础上,介绍了锥束CT成像的物理原理,然后根据计算机仿真的一般模型和锥束CT系统的组成提出进行锥束CT仿真的总体思路,并抽取出锥束CT系统的成像链模型,完成射线源、探测器和被测物体等主要部件的建模设计,实现了基于矢量模型的锥束CT仿真系统的数学建模,最后给出了投影仿真计算的算法流程。
2.投影仿真技术的快速算法根据X射线与物质的相互作用,得出射线穿透物体的衰减规律,从而推出射线与被测物体求交是投影仿真算法的关键。本课题首先采用牛顿迭代法对直线与几何体进行求交,继而针对可用二次方程表述的几何体与直线的求交提出改进算法。实验结果表明,该算法较之前者有190～410左右的加速比,极大的提高了锥束CT仿真投影的计算速度,增强了仿真系统的实用性。
3.锥束CT投影仿真系统的研发在完成锥束CT仿真系统总体设计的基础上,采用C语言编程实现了锥束CT仿真系统,它是本文有关算法的集成应用和系统验证,并具备一定的通用性。通过分别采用文中所讨论的两种求交算法对Forbild头部模型进行投影仿真,验证了本文研究成果的有效性,为进一步开展锥束CT技术的研究,提供了一个良好的预研手段。